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Einleitung: Die klinische Anwendung von thermischen, heißen Plasmen für Ablation und Koagulation ist seit langem bekannt. Neuere Entwicklungen haben ergeben, dass Plasma mit nahezu Raumtemperatur aus Ionen gewonnen werden kann, was die Möglichkeit einer breiten biomedizinischen Anwendung des sog. kalten atmosphärischen Plasmas (CAP) eröffnet. Während u.a. die antimikrobiellen Effekte des CAP bereits analysiert werden konnten, sind die Auswirkungen des kalten Plasmas auf Schleimhautzellen und eine entsprechende Anwendung bislang unbekannt. Die Untersuchung analysiert erstmals die molekularen Auswirkungen von CAP an humanen Mukosazellen.

Methoden: Sphärische Miniorgankulturen aus humanen Schleimhautzellen der Nase und des Pharynx wurden mit unterschiedlicher Behandlungsdauer mit CAP behandelt und im Anschluss Vitalität, Apoptose sowie Mutagenität mit etablierten molekularen Testverfahren untersucht.

Ergebnisse: Die Plasma-Behandlung hat die Zellvitalitäten für alle Behandlungszeiträume (5, 10, 30, 60, 120 s) beeinflusst, jedoch wurden nur nach 120 s zytotoxische Effekte mit Vitalitäten <90% an Schleimhautzellen nachgewiesen. Die Apoptose-Induktion in pharyngealen Zellen stieg nach den Behandlungszeiträumen 60 und 120 s und für nasale Schleimhautzellen bereits nach 30 s signifikant an. Mutagene Auswirkungen hatte das kalte atmosphärische Plasma hingegen nicht.

Fazit: Erstmals konnten molekulare Auswirkungen von kalten Plasmen auf Schleimhautzellen des oberen Aerodigestivtraktes gemessen werden. Die Ergebnisse eröffnen interessante Optionen auf einen möglichen Einsatz des CAP für sowohl Infektionen als auch für die Tumortherapie im Kopf-Hals-Bereich.

Unterstützt durch: Max-Planck-Gesellschaft für extraterrestrische Physik

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.